鹰嘴豆、饭豆、绿豆淀粉性质的比较

任顺成 李翠翠 邓颖颖

(河南工业大学粮油食品学院,郑州 450052)

鹰嘴豆、饭豆、绿豆淀粉性质的比较

任顺成 李翠翠 邓颖颖

(河南工业大学粮油食品学院,郑州 450052)

以鹰嘴豆、饭豆、绿豆淀粉为对象,研究了不同豆类淀粉的糊化性、膨胀度、溶解度、淀粉 -碘复合物的可见光谱、淀粉糊的透明度、冻融稳定性、凝沉性以及沉降体积等性质。结果表明:绿豆淀粉的成糊温度和峰黏度最高,而鹰嘴豆淀粉的热糊稳定性和冷糊稳定性最好;3种淀粉的膨胀度和溶解度均随温度的升高而增加,并且淀粉碘复合物可见光光谱的最大吸收波长都在 620 nm左右。绿豆淀粉糊的透明度、冻融稳定性和凝沉性最好,沉降体积最大。

鹰嘴豆 饭豆 绿豆 淀粉性质

淀粉是绿色植物果实、种子、块茎、块根的主要成分,是植物利用二氧化碳与水进行光合作用合成的产物,重要的可再生工业原料,近年来在淀粉特性及应用研究方面的成果不少[1]。在我国,玉米淀粉约占总产量的 80%,木薯淀粉占 14%,其他薯类、谷类及野生植物淀粉占 6%[2]。豆类淀粉是淀粉四大来源之一,近来部分豆类作物淀粉也得到了广泛应用,例如鹰嘴豆淀粉是棉毛、丝等纺织原料上浆和抛光及制造工业用胶的优质原料;绿豆淀粉稳定性和透明度均好,糊丝较长,凝胶强度大,宜作勾芡和制作粉丝、粉皮、凉粉的原料[3];豌豆除供直接食用外,由于出粉率高,来源广,价格低廉,很多粉丝厂家都用它来替代绿豆制粉丝、粉皮及其他产品。

淀粉特性主要包括淀粉的化学特性、糊化特性、溶解特性、膨胀特性、淀粉的老化 (回生)特性、淀粉的凝胶特性等,其中淀粉的糊化特性尤其重要[4]。本试验以鹰嘴豆、饭豆、绿豆淀粉为研究对象,对其主要性质,如化学特性、糊化特性、溶解特性、膨胀特性、凝沉性等进行研究,以期为淀粉资源的开发利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.2.1 试验材料

鹰嘴豆淀粉、绿豆淀粉、饭豆淀粉,实验室自制;无水亚硫酸钠、无水乙醇、氢氧化钠、石油醚、碘化钾、碘等均为分析纯。

1.2.2 试验设备

UV-2000紫外可见光分光光度计:尤尼柯 (上海)仪器有限公司;SHZ-(D III)循环水式真空泵:巩义市予华仪器有限公司;FW-200粉碎机:北京中兴伟业仪器有限公司;RE-52旋转蒸发器:上海亚荣生化仪器厂;TDL-5低速离心机:湖南星科科学仪器有限公司;85-2恒温磁力搅拌器:上海司乐仪器有限公司;RVA-4型快速黏度分析仪:澳大利亚Ne2 wportScientific公司。

1.2 试验方法

1.2.1 淀粉的分离

挑选饱满的豆子,用 0.3%的 Na2SO3溶液在室温下浸泡至软化,便于脱皮,除皮后加入适量的水于打浆机中打浆,匀浆反复几次加水过滤,滤液静置4～5 h后倾去上清液,沉淀的淀粉用 0.01 mol/L的NaOH脱蛋白,然后反复水洗,洗至中性,50℃烘干,过 100目筛后用石油醚脱脂后烘干即得淀粉样品,储存备用[5]。按此方法获得的淀粉纯度在 97%以上。

一般简易工艺流程:

1.2.2 淀粉的糊化特性

准确称取已知水分含量的粗淀粉 3 g,加入蒸馏水,混合于专用铝盒内,调成一定浓度的淀粉乳,在RVA-4型快速黏度分析仪上测定糊黏度曲线和特征值。测定条件:50℃下保持 1 min,以 5℃/min的速度上升到 95℃(9 min);95℃下保持 7 min,以6℃/min下降到 50℃(7.5 min);50℃下保持 4.5 min,搅拌器在起始 10 s内转动速度为 960 r/min,之后保持在 160 r/min[6]。

1.2.3 溶解度和膨润力

将质量分数 2.0%的淀粉乳,分别在 90、85、80、75、70、65与 60℃不同温度水浴加热并搅拌 30 min,再以 3 000 r/min离心 20 min,分离上层清液,烘干称重为水溶淀粉量,计算溶解度,下层为膨胀淀粉部分,由膨胀淀粉质量计算膨润力[5]。

1.2.4 淀粉 -碘复合物可见光谱分析

取质量分数为 1%的 3种不同淀粉溶液各1 mL,分别置于 100 mL容量瓶并用蒸馏水稀释,各添加0.2 mL碘显色液后,分别定容至 100 mL,然后取样于比色皿在紫外可见分光光度计于 420～800 nm的可见光波段进行扫描,得到吸收光谱图[5]。

1.2.5 透明度

取 1.0 g干淀粉,加蒸馏水 100 mL,配制质量分数为 1%的淀粉乳。取质量分数 1%的淀粉乳 50 mL放入 100 mL烧杯中,置于沸水浴中加热搅拌 15 min,并保持原有体积,冷却至 25℃。用 1 cm的比色杯在 620 nm波长下分别测放置 0、12、24、36、48、60、72 h的糊的透光率,以蒸馏水作为空白,设蒸馏水的透光率为 100%[5]。

1.2.6 糊的冻融稳定性

将质量分数 3%的淀粉乳在沸水浴中加热20 min,冷却至室温,然后置于 -20～-15℃的冰箱中冷冻,24 h后取出,自然解冻,在 3000 r/min的离心机中离心 20 min,弃去上清液,称取沉淀物的质量,计算析水率[5]。

析水率 =(糊重 -沉淀物重)/糊重 ×100%

1.2.7 糊的凝沉性

配制质量分数 6.0%的淀粉糊,冷却至室温称取一定量的糊置于 2℃冰箱中,24 h后取出离心处理(3 000 r/min,15 min),以离心后水的质量和淀粉糊的总质量之比作为凝沉值[5]。

1.2.8 糊的沉降体积

配制质量分数 1.0%的淀粉糊冷至室温,取 100 mL于 100 mL量筒静置 24 h,记录不同时间淀粉糊体系上清液的体积,其中 24 h淀粉糊所下沉的体积为沉降体积[5]。

2 结果与讨论

2.1 淀粉的糊化性质研究

淀粉悬浮液的黏度反映了淀粉悬浮液在加热和冷却过程中淀粉的糊化特性。黏度曲线主要受分子质量和淀粉颗粒大小以及直、支链所占比例的影响。表 1为不同豆类淀粉糊化过程中的特征值。

表 1 不同豆类淀粉糊化过程中的特征值

从表 1可知,鹰嘴豆的成糊温度是 76.0℃,饭豆的成糊温度是 72.8℃,绿豆的成糊温度是 80.7℃。糊化温度因直链淀粉含量、结晶度和支链淀粉结构等的不同而存在差异。一般来说,直链含量高、结晶度高、支链外链较长的淀粉晶体结构紧密,晶体熔解所需热量大,导致糊化温度较高[7]。当温度高于糊化温度时晶体崩解,淀粉颗粒开始溶胀,黏度突然升高,并逐渐达到峰值。绿豆淀粉的黏度明显高于饭豆和鹰嘴豆,这可能是由于在升温过程中绿豆淀粉颗粒的膨胀程度大,而饭豆和鹰嘴豆的膨胀程度小所致。淀粉的类型、浓度、纯度、细度等均是黏度的影响因素[7]。在保温期,吸水溶胀后的淀粉颗粒变软,在高温和机械剪切力的作用下破碎,使黏度下降。降落值反映淀粉的热糊稳定性,鹰嘴豆淀粉的降落值小,表明其溶胀后的淀粉颗粒强度大,不易破裂,导致其热糊稳定性好;绿豆淀粉的降落值相对较大,热糊稳定性较差。饭豆淀粉的热糊稳定性居于其中。回升值反映淀粉冷糊的稳定性和老化趋势,饭豆淀粉的回升值大于绿豆淀粉大于鹰嘴豆淀粉,这与它们的直链淀粉的聚合度和支链淀粉的结构有关,直链淀粉聚合度高,支链淀粉外链长的淀粉易于老化,冷糊稳定性差[8]。

2.2 淀粉的溶解度和膨润力

不同豆类淀粉的膨润力、溶解度见图 1、图 2。

由图 1、图 2可知,豆类淀粉样品随加热温度上升,膨胀度上升,同时淀粉的溶解度也增加,并且膨胀度和溶解度的大小次序均为绿豆淀粉 >鹰嘴豆淀粉 >饭豆淀。淀粉颗粒的膨胀是从相对松散的无定性区开始,然后是靠近结晶区的无定性区,最后是结晶区。膨胀度与溶解度反映的是淀粉与水之间相互作用的大小[9]。样品中的微量蛋白质和其他成分也会对测定结果造成影响。

2.3 淀粉糊的透明度

淀粉糊的透明度见表 2。

表 2 淀粉糊的透明度/%

从表 2可知,豆类淀粉的透明度随时间的延长而逐渐变小。绿豆淀粉糊的透明度最高,饭豆淀粉糊次之,鹰嘴豆淀粉糊最低。淀粉糊化后,其分子重新排列相互缔合的程度是影响淀粉糊透明度的重要因素。如果淀粉颗粒在吸水与受热时能够完全膨胀,并且糊化后淀粉分子也不发生相互缔合,则在淀粉糊液中无残存的淀粉颗粒以及回生后所形成的凝胶束,因此淀粉糊就非常透明,当光线穿过淀粉糊液时,无反射和散射现象产生,此时透明度就高。直链淀粉含量和淀粉的纯度也直接影响淀粉糊的透明度,直链淀粉与脂肪可生成直链淀粉 -脂肪复合物,若其生成量少,能提高糊的透明度[5]。

2.4 淀粉 -碘复合物可见光谱分析

淀粉 -碘复合物可见光谱分析见图 3～图 5。

由图 3～图 5可以看出,鹰嘴豆淀粉、饭豆淀粉和绿豆淀粉的淀粉碘复合物可见光吸收光谱的形状十分相似,都有最大吸收峰,并且最大吸收波长在620 nm左右,但不同淀粉的吸光度不同,绿豆淀粉的吸光度较高,鹰嘴豆淀粉次之,饭豆淀粉最低。吸光度的大小与直链淀粉含量相关[5]。

2.5 淀粉糊的冻融稳定性、凝沉性和沉降体积

不同淀粉糊的冻融稳定性、凝沉性和沉降体积见表 3。

表 3 淀粉糊的冻融稳定性、凝沉性和沉降体积

由表 3可知,绿豆淀粉的冻融稳定性最高,其次是鹰嘴豆淀粉,饭豆淀粉的冻融稳定性最低。析水率的高低反映了淀粉冻融稳定性的好坏,析水率低则冻融稳定性好,利于在冷冻食品中的应用[9]。淀粉糊的凝沉现象也称为老化现象,淀粉凝沉现象主要是淀粉分子链间经氢键结合成束状结构,而使其溶解度降低的结果[10]。饭豆淀粉的凝沉值比鹰嘴豆和绿豆淀粉大,这可能是因为饭豆淀粉中含有的非淀粉物质 (蛋白质和脂肪)含量高,使得回生后形成的凝胶块强度比较弱,在离心作用下有较多的水分损失[5]。绿豆淀粉的沉降体积大,说明其淀粉糊形成凝胶的能力强。总之,绿豆淀粉糊的性质优于鹰嘴豆和饭豆淀粉。

3 结论

3.1 绿豆淀粉、鹰嘴豆淀粉和饭豆淀粉的糊化温度分别为 80.7℃、76.0℃和 72.8℃;绿豆淀粉的峰黏度最高;鹰嘴豆淀粉的降落值和回升值最小,表明其热糊稳定性和冷糊稳定性最好。

3.2 豆类淀粉的溶解度和膨胀度都随温度的上升而增大,并且膨胀度和溶解度的大小次序依次为绿豆淀粉、鹰嘴豆淀粉和饭豆淀粉。

3.3 鹰嘴豆、饭豆和绿豆淀粉碘复合物可见光吸收光谱的谱形相似,最大吸收波长在 620 nm左右,但不同淀粉的吸光度不同,绿豆淀粉的吸光度最强。

3.4 绿豆淀粉糊的透明度、冻融稳定性和凝沉性优于鹰嘴豆和饭豆淀粉,并且绿豆淀粉糊的沉降体积也最大,说明其淀粉糊形成凝胶的能力强。总之,绿豆淀粉糊的透明度、冻融稳定性、成胶强度和成胶能力均优于鹰嘴豆淀粉和饭豆淀粉。

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Comparison of Starch Properties of Chickpea,MungBean and Rice Bean

Ren Shuncheng Li Cuicui Deng Yingying
(School of Food Science and Technology,Henan University of Technology,Zhengzhou 450052)

Starch properties of chickpea,rice bean and mung bean were studied,such as paste properties,s well2 ing power and solubility,absorption spectra of compounds of starch with iodine,transparency,freeze-thaw stability,degree of retrogradation and sedimentation volume of starch paste,et al.Results:The pasting temperature and final viscosity ofmung bean starch are the highest,but the paste stability of chickpea starch is the best.The s welling power and solubility of the three kinds of legume starch are enhanced with temperature rising and all the compounds of starch and iodine have maximal absorbance at 620 nm.The transparency,freeze-thaw stability and degree of retro2 gradation ofmung bean starch are the best,and its sedimentation volume is the largest.

chickpea,rice bean,mung bean,starch property

TS235.3

A

1003-0174(2011)01-0061-04

2010-01-04

任顺成,男,1963年出生,副教授,博士,硕士生导师,食品营养与功能食品